KR20190100497A - 클라우드 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템 - Google Patents

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KR20190100497A
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Abstract

본 발명은 클라우드 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템 시스템에 관한 것으로, 그 구성은 산업현장에 사용되는 변압기, 발전기, 공조기(모터), 변류기, 차단기, 분전반의 전력 기기 일측에 설치되어 CT(Current Transformers)를 통해 전원을 공급받고 내장된 자기센서를 이용하여 소비전류, 고조파, 측정가능 입력자기, 자기감도(Resolution), 측정시간, 동작온도의 센싱정보를 측정하고 무선통신 모듈을 통해 센싱 상태정보를 관리서버로 전송하는 상태측정 단말장치; 상기 상태측정 단말장치의 자기센서에서 센싱된 전력기기의 소비전류, 고조파, 측정가능 입력자기, 자기감도(Resolution), 측정시간, 동작온도 정보 및 측정된 기기의 상태정보를 수신하여 실시간 또는 주기적 분석을 통해 전력 기기의 상태를 지속적으로 모니터링하는 관리서버; 상기 관리서버에서 수집 및 분석된 모든 변압기의 정보를 전송받아 변압기 별 고조파 데이터를 분석하고, 지역별, 용량별 전력량을 관리하는 배전망 관리장치; 및 상기 관리서버에서 전력 기기별 비정상 상태에 따른 상태 정보를 수신하여 해당 전력 기기가 제어되도록 필요 정보를 송출하거나, 해당 전력 기기의 안정적인 운영을 위한 동작하는 관리자 단말;을 포함하여 구성된다.
이에 따라, 본 발명은 공간적 구조를 갖는 교류 전력망과 전자기 유도 현상을 활용한 각종 전력기기(변압기/발전기/전동기/차단기/MRI 등)의 내부 이상 여부를 상태측정 단말장치의 센싱 정보를 통해 원격에서 파악할 수 있어, 기기의 정상동작 여부를 운영자가 매번 점검하지 않아도 원격에서 손쉽게 확인하고 대응할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

클라우드 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템{A Management system for static of electric applicance based on a cloud platform}
본 발명은 전력 기기의 상태 관리에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 변압기, 발전기, 공조기(모터), 변류기, 차단기 등의 전자기 유도 기기 및 그 일측에 부착되어 CT(Current Transformer)를 통해 필요 전원을 공급받는 상태측정 단말장치에 내장된 자기센서를 통해 전력 기기의 소비전류, 고조파, 측정가능 입력자기, 자기감도(Resolution), 측정시간, 동작온도의 센싱을 통해 이상 유무를 감지하고 해당 감지정보를 통신모듈을 통해 무선 전송하여 상태를 모니터링할 수 있는 클라우드 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 산업현장에 사용되는 변압기, 발전기, 공조기(모터), 변류기, 차단기 등의 전력 기기 또는 가정 내 누전차단기 일측에 CT를 통해 전원을 공급받는 상태측정 단말장치의 자기센서 및 무선통신 모듈을 활용하여 전력 기기 또는 가정내 누설되는 전력의 이상 유무를 사전에 센싱하고, 전자기 유도제품의 고장, 장애요인을 확인하여 이를 판별함으로써 직/간접 피해를 최소화하고, 통신모듈를 통해 수집하여 고장의 사전징후를 제공할 수 있는 클라우드 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템에 관한 것이다.
산업현장에서 많이 사용되는 전자기 유도 제품의 고장징후를 사전에 센싱 및 확인하고 이를 판별함으로써 고장으로 인한 직/간접 피해를 최소화하기 위해 노력하고 있는데, 이는 각종 제품의 수율 관리에 가장 중요한 요소로서, 특히 반도체 등 대규모 전력을 사용하는 공장일수록 전압의 순간적인 변동에 의해 공장이 멈추거나 센서, 라인의 일시적 중단을 촉발해 제품의 불량률을 높이게 된다.
따라서, 현재 산업계에서 사용중인 대용량 전력 기기의 고장 센싱 및 대처방법은 전자기 유도 현상을 사용하는 대용량 전력기기들은 에너지의 변환 과정을 거치면서 아래와 같은 물리법칙을 따라서(1차측 입력 에너지 = 2차측 출력 에너지 + 손실 에너지)가 발생하는데, 이러한 변압기, 발전기, 전동기, 각종 차단기 등 같은 대용량 전력장치는 대부분 외부에 측정 및 보호용 계전기를 설치하고 있다.
한편, 전자기 유도 방식은 1차측 전류에 비례하여 2차측 전류를 측정하고, 보호 계전기 동작을 판단하는 CT(Current Transformers), 1차측 전압에 비례하여 2차측 전압을 측정하고, 보호 계전기 동작을 판단 등 여러 계전기가 사용되는 VT(Voltage Transformers)를 사용하는데, 대부분의 보호 계전기 동작방식은 과전류, 과전압, 지락, 단락, 누락 등을 계전기가 인식하고 동작하는 사후적인 방법으로 동작되고 있는 것이 현실이다.
이를 경우, 1차측에서의 급변하는 전압 및 전류의 변동사항에 맞춰 차단기가 동작하는 방식이며, 실제 변압기, 발전기, 전동기 등의 지속적인 성능 저하는 특별하게 감시하거나 측정할 수 있으며, 이로 인해 성능저하는 대부분 기기들의 손실에너지(대부분 열로 표현)로 나타나고 이를 확인하기 위해 운용인력들이 정기점검, 적외선 열화상 측정 등을 통해 성능 저하를 판단하고 있다. 즉, 한국전력에서도 이러한 변압기의 성능저하를 판별하기 위해 변압기 주변에 각종 센서(온도, 가스탐지 등)를 설치하고 PLC(Power Line Communication)를 이용하여 전력망을 유지보수 하고자 하나, 과도한 설치비용, 작업의 난이도, 투자대비 효과에 대한 우려로 인해 확산은 더딘 상황이다.
또한, 전력 기기를 사용하는 산업현장, 아파트, 통신업체, IDC 등 전 영역에서는, 이를 관리하고 유지보수 하는데 대규모 인력과 고장 이후 피해보상 등 많은 비용이 사용되고 있다.
따라서, 본 출원인은 전력 기기 내에 자체 전원을 사용하고 전력 기기별 상태를 점검하고 문제발생시 신속히 대응할 수 있는 전력 기기의 상태를 모니터링하는 방안을 제시하고자 한다.
1. 전력계통 상태 감시장치 관리 시스템 및 방법(System and method for managing power system dynamic monitoring apparatus)(특허등록번호 제10-1211118호) 2. 전력시설관리장치(Apparatus for controling power equipment)(실용신안등록번호 제20-0465307호)
상기한 문제점을 개선하기 위해 안출된 본 발명의 기술적 과제는 변압기, 발전기, 공조기(모터), 변류기, 차단기 등의 전자기 유도기기 및 그 일측에 부착되어 CT(Current Transformer)를 통해 필요 전원을 공급받는 상태측정 단말장치에 내장된 자기센서를 통해 전력 기기의 소비전류, 고조파, 측정가능 입력자기, 자기감도(Resolution), 측정시간, 동작온도의 센싱을 통해 이상 유무를 감지하고 해당 감지정보를 통신모듈을 통해 무선 전송하여 상태를 모니터링할 수 있는 클라우드 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 산업현장에 사용되는 변압기, 발전기, 공조기(모터), 변류기, 차단기 등의 전력 기기 또는 가정 내 누전차단기 일측에 CT를 통해 전원을 공급받는 상태측정 단말장치의 자기센서 및 무선통신 모듈을 활용하여 전력 기기 또는 가정내 누설되는 전력의 이상 유무를 사전에 센싱하고, 전자기 유도제품의 고장, 장애요인을 확인하여 이를 판별함으로써 직/간접 피해를 최소화하고, 통신모듈을 통해 수집된 정보를 전송하여 고장의 사전징후를 제공하는데 있다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템 시스템은 산업현장에 사용되는 변압기, 발전기, 공조기(모터), 변류기, 차단기, 분전반의 전력 기기 일측에 설치되어 CT(Current Transformers)를 통해 전원을 공급받고 내장된 자기센서를 이용하여 소비전류, 고조파, 측정가능 입력자기, 자기감도(Resolution), 측정시간, 동작온도의 센싱정보를 측정하고 무선통신 모듈을 통해 센싱 상태정보를 관리서버로 전송하는 상태측정 단말장치; 상기 상태측정 단말장치의 자기센서에서 센싱된 전력기기의 전격전압, 소비전류, 고조파, 역률, 측정가능 입력자기, 자기감도(Resolution), 측정시간, 동작온도 정보 및 측정된 기기의 상태정보를 수신하여 실시간 또는 주기적 분석을 통해 전력 기기의 상태를 지속적으로 모니터링하는 관리서버; 상기 관리서버에서 수집 및 분석된 모든 변압기의 정보를 전송받아 변압기 별 고조파, 데이터를 분석하고, 지역별, 용량별 전력량을 관리하는 배전망 관리장치; 및 상기 관리서버에서 전력 기기별 비정상 상태에 따른 상태 정보를 수신하여 해당 전력 기기가 제어되도록 필요 정보를 송출하거나, 해당 전력 기기의 안정적인 운영을 위한 동작하는 관리자 단말;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 클라우드 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템 시스템의 상태측정 단말은 가정, 식당, 상업용에 사용되는 누전 차단기의 일측에 설치되어 CT(Current)를 통해 전원을 공급받아 내장된 자기 센서를 통해 차단기의 누설되는 전력의 센싱정보와 무선통신 모듈을 통해 센싱된 상태, 측정된 상태정보를 관리서버로 전송하고, 상기 관리서버는 상태측정 단말장치의 전송된 전력 기기의 상태정보에 따라 데이터 분석을 통해 기기의 정상 상태, 비정상 상태를 구분하고 전력 기기의 동작 기준에 따라 비정상 구동시 관리자 단말로 해당 정보를 송출하거나, 경고에 따른 알람 정보를 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 클라우드 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템의 상태측정 단말장치는 변압기, 발전기, 공조기(모터), 변류기, 차단기, 분전반, 누전차단기의 전력 기기 일측에 설치되어 CT(Current Transformer)를 통해 전원을 공급받아 내장된 자기센서를 통해 센싱된 기기의 상태정보와 무선통신 모듈을 통해 기기의 상태 및 측정정보의 전송을 위한 상태측정 단말장치의 제반적인 동작을 제어하는 제어부, 전력 기기 일측에 연결된 CT를 통해 전원을 공급받아 자기 센서를 이용하여 소비전류, 고조파, 측정가능 입력자기, 자기감도(Resolution), 측정시간, 동작온도를 센싱하는 센싱부, 상기 제어부의 제어신호에 따라 동작하며, 상기 센싱부에 의해 센싱되어 측정된 자기의 세기를 X, Y, Z로 표기하고 uT 또는 Gauss의 단위를 사용하여 2G, 3G, 4G, Wi-Fi, Zeegbee, Bluetooth, LPWA, IoT 전용망, Hot Spot을 이용하여 관리서버로 전송하는 통신모듈부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 클라우드 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템의 상기 제어부는 전력 기기의 설치위치, 노드명, 측정 대상의 정보를 입력하고 관리할 수 있도록 부여된 ID를 설정하고, 부여된 ID별 변압기, 발전기, 공조기(모터), 변류기, 차단기, 분전반, 누전차단기의 전력기기 일측에 설치된 CT를 통해 전원을 공급받아 내장된 자기센서를 통해 센싱된 기기의 상태정보와 무선통신 모듈을 통해 기기의 센싱된 ID별 센싱정보, 측정된 전력 기기의 상태 정보를 관리서버 또는 관리자 단말로 전송을 위한 상태측정 단말장치의 제반적인 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 클라우드 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템은 상태측정 단말장치를 통해 변압기, 발전기, 공조기(모터), 변류기, 차단기 등의 전자기 유도기기 및 그 일측에 부착되어 CT(Current Transformer)를 통해 필요 전원을 공급받고, 내장된 자기센서를 통해 전력 기기의 소비전류, 측정가능 입력자기, 자기감도(Resolution), 측정시간, 동작온도를 센싱하여 그 이상 유무를 감지하고 해당 감지정보를 통신모듈을 통해 관리서버로 무선 전송하여 해당 기기의 상태를 실시간 모니터링할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 클라우드 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템은 상태측정 단말장치를 통해 산업현장에 사용되는 변압기, 발전기, 공조기(모터), 변류기, 차단기 등의 전력 기기 또는 가정에서 사용되는 누전차단기 일측에 CT를 통해 전력을 공급받아 자기센서 및 무선통신 모듈을 활용하여 전력기기 또는 가정내 누설되는 전력의 이상 유무를 확인할 수 있고, 전자기 유도제품의 고장, 장애요인을 실시간 확인하여 이를 판별함으로써 전력으로 인한 직/간접 피해를 최소화하고, 고장의 사전징후를 확인할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 클라우드 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템은 공간적 구조를 갖는 교류 전력망과 전자기 유도 현상을 활용한 각종 전력기기(변압기/발전기/전동기/차단기/MRI 등)의 내부 이상 여부를 상태측정 단말장치의 센싱 정보를 통해 원격에서 파악할 수 있어, 기기의 정상동작 여부를 운영자가 매번 점검하지 않아도 원격에서 손쉽게 확인하고 대응할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 클라우드 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템은 관리자가 상태측정 단말장치의 구동을 위한 전용 어플(APP)을 실행하여 구동 어플(APP)을 통해 사용중인 전력 기기의 상태 정보를 표시되도록 하거나, 긴급 상황시 경광등, 경고음으로 전송받아 실시간으로 대처할 수 있고, 상태측정 단말장치와 연동된 전력 기기의 전력량에 따른 과부하, 위험요소를 실시간 대응할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 클라우드 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템의 개념도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상태측정 단말장치가 변압기에 장착된 구조를 도시한 모식도
도 3은 본 발명에 따른 클라우드 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템의 구성도
도 4는 도 3에 따른 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템의 상태측정 단말의 세부구성을 도시한 블록도
도 5는 도 3에 따른 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템의 관리서버의 세부구성을 도시한 블록도
도 6은 본 발명에 따른 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템의 동작상태를 도시한 흐름도
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 어느 하나의 구성요소는 다른 구성요소로 직접 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 클라우드 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상태측정 단말장치가 변압기에 장착된 구조를 도시한 모식도를 나타내는데, 본 발명의 클라우드 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템은 변압기 또는 변압기 주변의 일측에 부착되어 CT(Current Transformer)를 통해 필요 전원을 공급받는 상태측정 단말장치(100)에 내장된 자기센서의 전력전압, 소비전류, 누설전류 등 변압기의 센싱된 상태, 측정된 상태정보를 통신모듈을 통해 관리서버(300)로 해당 상태정보를 전송하여 장애 여부를 판단하여 동작되도록 구성된다.
또한, 상기 상태측정 단말장치(100)를 통해 산업현장에 사용되는 변압기, 발전기, 공조기(모터), 변류기, 차단기, 분전반 등의 전력 기기 일측에 설치되어 CT를 통해 전원을 공급받아 내장된 자기센서의 전력 기기의 센싱정보와 무선통신 모듈을 통해 센싱된 상태, 측정된 상태정보를 관리서버(300)로 전송하거나, 상기 상태측정 단말장치(100)를 통해 가정, 상업용에 사용되는 누전 차단기의 일측에 설치되어 CT를 통해 전원을 공급받아 내장된 자기센서의 누설되는 전력의 센싱정보와 무선통신 모듈을 통해 센싱된 상태, 측정된 상태정보를 관리서버(300)로 전송되도록 동작한다.
보다 세부적으로 도 3에 도시된 클라우드 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템은 크게, 상태측정 단말장치(100), 통신망(200), 관리서버(300), 배전망 관리장치(400) 및 관리자 단말(500)을 포함하여 구성된다.
첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 클라우드 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템의 세부구성 및 동작을 살펴보면, 상기 상태측정 단말장치(100)는 자기센서를 통해 전력기기의 자기의 세기를 측정하여 무선 통신모듈을 통해 관리서버(400) 또는 관리자 단말(500)로 해당 센싱된 자기의 세기를 전송한다.
상기 상태측정 단말장치(100)은 산업현장에 사용되는 변압기, 발전기, 공조기(모터), 변류기, 차단기, 분전반 등의 전력 기기 일측에 설치되어 CT(Current Transformers)를 통해 전원을 공급받아 내장된 자기센서의 전력 기기의 자기의 세기의 센싱정보와 무선통신 모듈을 통해 센싱된 상태, 측정된 상태정보를 관리서버(300)로 전송하거나, 상태측정 단말장치(100)의 상태 정보를 확인하기 위한 구동 어플(APP) 실행에 따라 관리자 단말(500)로 해당 센싱, 측정된 상태정보가 전송되도록 동작한다.
또한, 상기 상태측정 단말장치(100)를 통해 가정, 상업용에 사용되는 누전 차단기의 일측에 설치되어 CT(Current)를 통해 전원을 공급받아 내장된 자기센서를통해 차단기의 누설되는 전력의 센싱정보와 무선통신 모듈을 통해 센싱된 상태, 측정된 상태정보를 관리서버(300)로 전송하거나, 상태측정 단말장치(100)의 상태 정보를 확인하기 위한 구동 어플(APP) 실행에 따라 관리자 단말(500)로 해당 센싱, 측정된 상태정보가 전송되도록 동작한다.
한편, 상기 상태측정 단말장치(100)의 구동에 따라 센싱된 정보를 통해 해당 기기의 소비전류, 측정가능 입력자기, 자기감도(Resolution), 측정시간, 동작온도의 센싱을 통해 상태, 측정된 상태정보를 통해 산업용 전력 기기 또는 가정/상업용 차단기의 전력의 이상 유무를 통해 고장, 장애 요인을 실시간 확인하여 이를 판별함으로써 전력으로 인한 직/간접 피해를 최소화하고, 고장의 사전징후를 확인할 수 있도록 한다.
상기 관리서버(300)는 상기 상태측정 단말장치(100)의 자기센서에서 센싱된 전력기기의 소비전류, 고조파, 측정가능 입력자기, 자기감도(Resolution), 측정시간, 동작온도 정보 및 측정된 기기의 상태정보를 수신하여 실시간 또는 주기적으로 분석하여 변압기 등 전력 기기의 상태를 지속적으로 모니터링한다.
또한, 상기 관리서버(300)는 상기 상태측정 단말장치(100)의 전송된 전력 기기의 상태정보에 따라 데이터 분석을 통해 기기의 정상 상태, 비정상 상태를 구분하고 전력기기의 동작 기준에 따라 비정상 구동시 관리자 단말(500)로 해당 정보를 송출하거나, 경고에 따른 알람 정보를 전송한다.
상기 배전망 관리장치(400)는 관리서버(300)에서 수집 및 분석된 모든 변압기의 정보를 전송받아 변압기 별 고조파 데이터를 분석하고, 지역별, 용량별 전력량을 관리한다.
상기 관리자 단말(500)는 상기 관리서버(300)에서 전력 기기별 비정상 상태에 따른 상태 정보를 수신하여 해당 전력 기기가 제어되도록 필요 정보를 송출하거나, 해당 전력 기기의 안정적인 운영을 위한 기본 조치를 취하도록 한다.
또한, 상기 관리자 단말(500)은 상태측정 단말장치(100)의 구동에 따른 해당 구동 어플(APP)을 실행하여 상태측정 단말장치(100)의 경고에 따른 상태 정보를 수신하거나, 상기 관제서버(300)에서 전송되는 비정상 상태에 따른 경고음, 경광등의 송출신호를 수신하여 해당 전력 기기의 조작을 통해 안정적인 기기 운영이 되도록 한다.
상기 통신망(200)은 대용량, 장거리 음성 및 데이터 서비스가 가능한 대형 통신망의 고속 기간망인 통신망이며, 인터넷(Internet) 또는 고속의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 차세대 유선 및 무선망일 수 있다. 통신망(200)은 상기 상태측정 단말장치(100)의 센싱 및 측정된 전력 기기의 상태 정보를 관리서버(300)로 전송하기 위한 통신망을 제공하거나, 상태측정 단말장치(100)의 센싱 및 측정된 상태 정보 전송을 위해 관리자 단말(500)의 구동 어플(APP) 실행에 따라 해당 센싱 및 측정된 상태 정보가 전송되도록 통신망을 제공하는데, 이동통신망일 경우 동기식 이동 통신망일 수도 있고, 비동기식 이동 통신망일 수도 있다.
비동기식 이동 통신망의 일 실시 예로서, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 방식의 통신망을 들 수 있다. 이 경우 도면에 도시되진 않았지만, 이동통신망은 RNC(Radio Network Controller)을 포함할 수 있다. 한편, WCDMA망을 일 예로 들었지만, 2G, 3G LTE망, 4G망, 5G망 등 차세대 통신망, 그 밖의 IP를 기반으로 한 IP망일 수 있다. 통신망(200)은 상태측정 단말장치(100), 관리서버(300), 배전망 관리장치(400), 관리자 단말(500) 및 시스템 간의 신호 및 데이터를 상호 전달하는 역할을 한다.
도 4는 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템의 상태측정 단말장치의 세부구성을 도시한 블록도를 나타내는데, 상태측정 단말장치(100)는 제어부(110), 센싱부(130), 통신모듈부(150) 및 전원부(170)를 포함하여 구성된다.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 상태측정 단말장치(100)의 세부구성 및 동작을 살펴보면, 먼저 상기 제어부(110)는 변압기, 발전기, 공조기(모터), 변류기, 차단기, 분전반, 누전차단기 등의 전력 기기 일측에 설치되어 CT(Current Transformer)를 통해 전원을 공급받아 내장된 자기센서를 통해 센싱된 기기의 상태정보와 무선통신 모듈을 통해 기기의 상태 및 측정정보의 전송을 위한 상태측정 단말장치(100)의 제반적인 동작을 제어한다.
또한, 상기 제어부(110)는 가정용, 상업용에 사용되는 누전 차단기의 일측에 설치되어 CT(Current)를 통해 전원을 공급받아 내장된 자기센서를 통해 차단기의 누설되는 전력의 센싱정보를 무선통신 모듈을 통해 해당 센싱정보, 측정된 누전차단기의 상태정보를 관리서버(300) 또는 관리자 단말(500)로 전송을 위한 절차를 제어한다.
한편, 상기 제어부(110)는 상태측정 단말장치(100)에서 해당 기기의 소비전류, 측정가능 입력자기, 자기감도(Resolution), 측정시간, 동작온도의 센싱된 상태, 측정정보와 산업용 전력 기기 또는 가정/상업용 차단기 측정된 상태정보의 이상 유무를 판단하여 고장, 장애 요인에 대해 판단을 통해 실시간 확인이 가능하도록 상태측정 단말장치(100)를 제어하게 된다.
부가적으로 상기 제어부(110)는 전력 기기의 설치위치, 노드명, 측정 대상 등 측정 대상의 정보를 입력하고 관리할 수 있는 ID 체계를 제공하여 이를 일괄적으로 관리하게 된다.
상기 센싱부(130)는 상기 제어부(110)의 제어신호에 따라 기기 일측에 연결된 CT를 통해 전원을 공급받아 자기센서를 이용하여 전력 기기, 누전차단기의 센싱하는데, 이때, 센싱부(130)는 자기 센서를 의미하며, 센싱대상은 전력전압, 동작 소비전류, 측정가능 입력자기, 자기감도(Resolution), 측정시간, 동작온도, 인터페이스 등을 센싱한다.
부가적으로, 상기 센싱부(130)의 자기 센서를 통해 전자기 유도 현상을 사용하는 전력 기기의 특성에 따라 1차측과 2차측의 전압/전류 특성은 측정값이 다르게 예측될 수 있지만, 교류전류의 특성상 60Hz라는 주기 특성은 일정함을 보이게 되고, 이로 통해 자기 센서에서 측정되는 측정값은 이러한 전력 기기의 주파수 특성에 따라 정상 동작시 일정한 패턴을 보이게 된다.
또한, 상기 센싱부(130)는 전자기 유도 현상을 활용한 기기의 자기 센서로 정상여부 판별하고, 교류 전력망의 경우 공간적 기구(R/S/T상이 분리되어 시설)의 구성을 통해 자기 센서를 활용하면 특정 교류성분의 이상 여부를 판별할 수 있으며, 회전, 스윙, 상하 등의 일정한 움직임에 따라 센싱이 가능한다.
상기 센싱부(130)의 일정한 패턴에서 벗어나거나, 크기, 주기가 Range를 벗어날 경우 이를 고장 징후로 인식하여 해당 상태정보를 전송하게 된다.
상기 통신모듈부(150)는 상기 제어부(110)의 제어신호에 따라 동작하며, 상기 센싱부(130)에 의해 센싱되어 측정된 자기의 세기를 관리서버(300)로 전송하게 되는데, 이때, 자기의 센서는 X, Y, Z로 표기하고 uT 또는 Gauss의 단위를 사용하며, 통신모듈은 2G, 3G, 4G, Wi-Fi, Zeegbee, Bluetooth, LPWA(Low power wide area) 등 Celluar, IoT 전용망, Hot Spot용 단거리 통신규격을 사용할 수 있다.
상기 전원부(170)는 상태측정 단말장치(100)의 구동을 위한 전원을 공급하는 것으로, 내부에 구비된 CT(Current Transformer)를 통해 전원을 공급하게 된다.
보다 구체적으로 변압기의 경우 CT를 변압기 주변에 구비된 전력선에 연결하여 전력변환 과정에서 누설되는 에너지를 즉시 상기 자기 센서 및 통신모듈부의 전원으로 사용하게 된다. 부가적으로 누전차단기와 같은 전력인 경우 차단기 주변의 전력에 CT를 연결하여 사용함으로서 필요 전원을 구비되게 된다.
상기 전원부(170)는 전자유도 기기의 1차 또는 2차측 권선으로부터 누설되고 자속을 활용하기 위해 자기유도나 자기공명 방식을 채택할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템의 관리서버의 세부구성을 도시한 블록도를 나타내는데, 상기 관리서버(300)는 크게 마이컴(310), 수신부(320), 저장부(330), 판단부(340), 전송부(350), 경고부(360) 및 연동부(370)를 포함하여 구성된다.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 관리서버(300)의 세부구성 및 동작을 살펴보면, 먼저, 상기 마이컴(310)은 상기 상태측정 단말장치(100)의 자기센서에서 센싱된 전력 기기의 소비전류, 고조파, 측정가능 입력자기, 자기감도(Resolution), 측정시간, 동작온도 정보 및 측정된 기기의 상태정보를 수신하여 실시간 또는 주기적으로 분석하거나 누전차단기 등 전력 기기의 상태를 지속적으로 모니터링을 하기 위한 관리서버(300)의 제반적인 동작을 제어한다.
또한, 마이컴(310)은 상기 상태측정 단말장치(100)의 전송된 전력 기기의 상태정보에 따라 데이터 분석을 통해 기기의 정상 상태, 비정상 상태를 구분하고 전력 기기의 동작 기준에 따라 비정상 구동시 관리자 단말(500)로 해당 정보를 송출하거나, 경고에 따른 알람 정보를 전송하기 위해 관리서버(300)의 동작을 제어한다.
상기 수신부(320)는 상기 마이컴(310)의 제어신호에 반응하여 상태측정 단말장치(100)의 통신모듈부(150)를 통해 전송되는 센싱된 전력 기기의 소비전류, 고조파, 측정가능 입력자기, 자기감도(Resolution), 측정시간, 동작온도 정보 및 측정된 기기의 상태정보를 수신한다.
상기 저장부(330)는 상기 마이컴(310)의 제어신호에 따라 상기 수신부(320)를 통해 수신된 센싱된 전력 기기의 상태정보를 전력 기기별로 구분하여 소비전류, 고조파, 자기감도(Resolution), 측정시간, 동작온도 정보로 저장하거나, 연동부(370)를 통해 연결된 다수의 전력 기기의 지역별, 용량별로 분류하여 해당 상태 정보를 저장한다.
상기 판단부(340)는 상기 마이컴(310)의 제어신호에 따라 동작하며 상기 수신부(320)를 통해 수신된 상태측정 단말장치(100)의 센싱된 전력 기기의 상태정보에 대해 기기별 기준에 따라 데이터 분석을 통해 해당 기기의 정상상태, 비정상 상태여부를 판단한다.
상기 전송부(350)는 상기 마이컴(310)의 제어신호에 반응하여 상기 판단부(340)를 통해 판단된 기기의 정상상태, 비정상상태의 상태 정보에 따라 안정적인 전력기기의 운영을 위해 배전망 관리장치(400)로 해당 상태 정보를 전송하거나, 비정상 상태에 따른 상기 경고부(360)를 통해 경고음, 경광등을 표시하고 해당 상태신호를 관리자 단말(500)로 전송하여 해당 전력 기기의 사전점검 또는 교체 등의 조작을 통해 안정적인 기기 운영이 되도록 한다.
도 6은 본 발명에 따른 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템의 동작상태의 개략적인 절차를 도시한 흐름도로서, 그 동작상태를 살펴보면, 먼저, 상태측정 단말장치(100)는 자기 센서를 이용하여 해당 전력 기기의 자기장 세기 및 변화를 측정하게 된다.(S100 단계)
이후, 상기 측정된 자기장의 세기 및 변화 정보를 통신모듈부(150)를 통해 관리서버(300)로 센싱된 전력기기의 상태 정보를 실시간 또는 설정된 일정 주기별로 전송한다.(S200 단계)
상기 상태측정 단말장치(100)의 통신모듈부(150)를 통해 전송된 전력기기의 상태정보를 상기 관리서버(300)는 수신부(320)를 통해 수신하여 이를 저장부(330)에 저장하고 판단부(340)를 통해 그 패턴을 분석하게 된다.(S300 단계)
이후, 관리서버(300)는 판단부(340)에 의해 분석된 패턴이 기기의 고장, 성능저하, 이동 등 장애 발생에 대한 이벤트로 감지하면 이를 배전망 관리장치(400)로 전송하거나 해당 기기의 특이사항 발생에 대한 추가적인 신호 전송여부의 확인을 준비한다.(S400 단계)
한편, 관리서버(300)는 특정 기기의 장애 발생에 따른 이벤트로 판단되면 상기 통신망(200)을 통해 상기 관리자 단말(500)로 전송하거나, 경고/경광등의 상태 정보를 송출하게 된다.(S500 단계)
상기 관리서버(300)를 통해 장애 발생에 따른 이벤트 신호를 수신한 관리자 단말(500)은 해당 기기의 고장에 따른 사전징후를 파악하거나 필요시 긴급 조치, 대처를 하게 된다.(S600 단계)
상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 상태측정 단말장치
110 : 제어부 130 : 센싱부
150 : 통신모듈부 170 : 전원부
190 : 측정부
200 : 통신망
300 : 관리서버
310 : 마이컴 320 : 수신부
330 : 저장부 340 : 판단부
350 : 전송부 360 : 경고부
370 : 연동부
400 : 배전망 관리장치
500 : 관리자 단말

Claims (4)

  1. 산업현장에 사용되는 변압기, 발전기, 공조기(모터), 변류기, 차단기, 분전반의 전력 기기 일측에 설치되어 CT(Current Transformers)를 통해 전원을 공급받고 내장된 자기센서를 이용하여 소비전류, 고조파, 측정가능 입력자기, 자기감도(Resolution), 측정시간, 동작온도의 센싱정보를 측정하고 무선통신 모듈을 통해 센싱 상태정보를 관리서버(300)로 전송하는 상태측정 단말장치(100);
    상기 상태측정 단말장치(100)의 자기센서에서 센싱된 전력기기의 소비전류, 고조파, 측정가능 입력자기, 자기감도(Resolution), 측정시간, 동작온도 정보 및 측정된 기기의 상태정보를 수신하여 실시간 또는 주기적 분석을 통해 전력 기기의 상태를 지속적으로 모니터링하는 관리서버(300);
    상기 관리서버(300)에서 수집 및 분석된 모든 변압기의 정보를 전송받아 변압기 별 고조파 데이터를 분석하고, 지역별, 용량별 전력량을 관리하는 배전망 관리장치(400); 및
    상기 관리서버(300)에서 전력 기기별 비정상 상태에 따른 상태 정보를 수신하여 해당 전력 기기가 제어되도록 필요 정보를 송출하거나, 해당 전력 기기의 안정적인 운영을 위한 동작하는 관리자 단말(500);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 클라우드 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상태측정 단말(100)은
    가정, 식당, 상업용에 사용되는 누전 차단기의 일측에 설치되어 CT(Current)를 통해 전원을 공급받아 내장된 자기 센서를 통해 차단기의 누설되는 전력의 센싱정보와 무선통신 모듈을 통해 센싱된 상태, 측정된 상태정보를 관리서버(300)로 전송하고,
    상기 관리서버(300)는
    상태측정 단말장치(100)의 전송된 전력 기기의 상태정보에 따라 데이터 분석을 통해 기기의 정상 상태, 비정상 상태를 구분하고 전력 기기의 동작 기준에 따라 비정상 구동시 관리자 단말(500)로 해당 정보를 송출하거나, 경고에 따른 알람 정보를 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 클라우드 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상태측정 단말장치(100)는
    변압기, 발전기, 공조기(모터), 변류기, 차단기, 분전반, 누전차단기의 전력 기기 일측에 설치되어 CT(Current Transformer)를 통해 전원을 공급받아 내장된 자기센서를 통해 센싱된 기기의 상태정보와 무선통신 모듈을 통해 기기의 상태 및 측정정보의 전송을 위한 상태측정 단말장치(100)의 제반적인 동작을 제어하는 제어부(110),
    상기 제어부(110)의 제어신호에 따라 기기 일측에 연결된 CT를 통해 전원을 공급받아 자기 센서를 이용하여 소비전류, 고조파, 측정가능 입력자기, 자기감도(Resolution), 측정시간, 동작온도를 센싱하는 센싱부(130), 및
    상기 제어부(110)의 제어신호에 따라 동작하며, 상기 센싱부(130)에 의해 센싱되어 측정된 자기의 세기를 X, Y, Z로 표기하고 uT 또는 Gauss의 단위를 사용하여 2G, 3G, 4G, Wi-Fi, Zeegbee, Bluetooth, LPWA, IoT 전용망, Hot Spot을 이용하여 관리서버(300)로 전송하는 통신모듈부(150)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 클라우드 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부(110)는
    전력 기기의 설치위치, 노드명, 측정 대상의 정보를 입력하고 관리할 수 있도록 부여된 ID를 설정하고, 부여된 ID별 변압기, 발전기, 공조기(모터), 변류기, 차단기, 분전반, 누전차단기의 전력기기 일측에 설치된 CT를 통해 전원을 공급받아 내장된 자기센서를 통해 센싱된 기기의 상태정보와 무선통신 모듈을 통해 기기의 센싱된 ID별 센싱정보, 측정된 전력 기기의 상태 정보를 관리서버(300) 또는 관리자 단말(500)로 전송을 위한 상태측정 단말장치(100)의 제반적인 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 클라우드 플랫폼 기반의 전력 기기 상태 관리 시스템.
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